一种复杂曲面展开的通用算法

提出了一种基于几何展开/力学修正的复杂曲面展开的通用算法,实现复杂曲面的展开.首先,对三维曲面进行三角化,用三角片模型来表达三维曲面;然后,采用几何展开的方法将三维曲面展开为初始二维平面;最后,提出一种改进的能量法优化算法,建立能量模型,对初始展开平面进行优化,得到最终展开结果.由于采用了能量法对初始展开片面进行优化,曲面展开的精度较易控制,因此能够更有效地解决CAD/CAM中的曲面展开问题.     

G1连续三角Bézier曲面模型快速生成算法

提出一种由三角网格曲面构造 G1连续三角Bézier曲面算法,该算法基于三角网格曲面动态空间索引结构获取网格顶点的局部型面参考数据,根据三角平面片局部型面参考数据构造三次三角Bézier曲面片,将三次三角Bézier曲面片升阶到五次,解决了五次三角Bézier曲面片G1拼接时的约束几何条件冲突问题,生成了整体G1连续的三角Bézier曲面,实例证明算法数据适应性强,可快速准确生成G1连续的三角Bézier曲面.     

自由曲面3轴加工中干涉处理方法研究

介绍了一种将自由曲面离散为三角片,用三角片逼近自由曲面与刀具进行干涉检查的方法.针对3种不同的刀具,分别提出了相应的检查算法.该法在实际应用中取得了良好的效果.     

基于RBF神经网络的三角网格曲面孔洞修补

针对由测量数据重建得到的三角网格曲面存在孔洞的问题,提出了一种基于径向基函数(RBF)神经网络的修补方法.该方法首先检测出孔洞,通过对孔洞特征多边形实施三角化获得新增三角片顶点;在孔洞边界周围采集三角片顶点,将其作为样本点集来训练RBF网络;将训练好的RBF网络用于新增三角片顶点坐标的优化,最终实现孔洞的修补.修补实例表明,该算法对流形曲面上封闭孔洞的修补精度较高,修补效果良好.     

存在约束条件的复杂曲面三角网格剖分方法

针对存在特征约束条件的复杂曲面三角剖分提出了一种新的算法，该算法首先将该类复杂曲面划分成平面参数域，产生较为均匀的参数域，进而对各子平面参数域进行平面参数域的三角剖分，然后将所得到的各子平面参数域映射为空间Beizier网格结点，形成粗网格三角剖分后进行各子曲面片间G^1连续的拼接运算，最后动用曲率标准和细分规则进行三角剖分质量的优化。该方法不但可以较好处理复杂曲面，而且能克服曲面网格产生裂缝。     

三角Bézier曲面快速求交算法

提出一种三角Bézier曲面快速求交算法,该算法采用R*S-树建立三角Bézier曲面的动态空间索引结构,基于该索引结构快速获取相交区域三角Bézier曲面片集,通过设定离散精度阀值,在逼近精度允许范围内将相交三角Bézier曲面片均匀离散为三角网格,采用R*S-树建立离散后三角网格的动态空间索引结构,通过网格单元间的求交获取交线数据,进而通过查询共端点交线数据跟踪提取三角Bézier曲面的完整交线,实例证明该算法在逼近精度允许范围内可快速、准确获取任意复杂三角Bézier曲面交线,并通过三角Bézier曲面模型的数控刀轨生成验证了该算法的实用性。     

裁剪NURBS曲面数控加工刀轨干涉处理

提出一种基于裁剪NURBS组合曲面的适合于球头刀、平底刀、圆角刀的刀具轨迹干涉检查和消除的算法,该算法将裁剪风景区面用三角片逼近表示,将刀具轨迹干涉检查和消除问题转化为刀具曲面与三角片的几何相关性测试,通过建立裁剪NURBS曲面的包围盒等方法进行干涉预处理,提高了干涉处理速度;推导出不需离散刀具曲面的干涉量计算方法,提高了干涉量计算精度,实践表明,该算法快速、精确、稳定,通用性好。     

曲面离散法数控加工干涉处理

介绍了基于曲面离散计算无干涉刀具轨迹的几种方法，提出了一种适用于数控加工干涉处理的曲面三角化离散方法，详细论述了基于三角片进行干涉处理的算法。     

基于三角Bézier曲面平刀环切粗加工刀轨生成算法

为实现基于三角Bézier曲面造型技术的产品逆向设计与制造,提出一种针对三角Bézier曲面模型的平头刀环切粗加工刀轨生成算法,该算法通过优化R＊树的构建过程,建立了三角Bézier曲面模型的动态索引,基于该索引快速获取瞬时加工区域三角Bézier曲面片,进而采用刀具表面离散的方法迭代计算无干涉刀位点,并建立了三角Bézier曲面的Z向包络面,采用R＊树组织Z向包络面的拓扑近邻关系。将切削平面与Z向包络面求交获取截面轮廓环,并由它们之间的包含关系确定切削区域,进而获取环切粗加工刀轨。通过实例证明了该算法可对复杂三角Bézier曲面生成平刀无干涉环切粗加工刀轨。     

基于三角Bézier曲面片逼近的汽车覆盖件曲面重构

以非接触式三坐标激光测量仪所得到的实物曲面散乱数据点为基础,给出了一种用三角Bézier曲面片逼近法来重构曲面、重构汽车覆盖件曲面的方法.该方法对优化的三角网格模型进行逼近时,可以获得精度和光顺性都较好的重构曲面.     

基于人工神经网络的优化设计专家系统

提出了一个利用人工神经网络构造产品优化设计专家系统的方法。该专家系统将为优化算法提供接近最优解的初始设计方案,从而加快优化的收敛速度。还较详细地推导了ＡＮＮ 的学习方法,并给出了详细的算法以及对学习样本进行正规化的方法,以提高ＢＰ算法的学习效果。本方法可以直接运用于工程实际。     

基于新型蚂蚁算法的传动方案优化设计研究

针对复杂机械产品传动方案的优化设计问题,提出了一种融合模拟退火算法的新型蚂蚁算法.该算法改进了蚂蚁算法中信息素的初值设置和信息素更新模型,探讨了新型蚂蚁算法的融合思想和设计依据,建立了基于新型蚂蚁算法的传动方案的优化设计过程模型.该方法能尽快搜索到较理想的下降方向,提高了蚂蚁算法的收敛速度,同时克服了模拟退火算法要求初始温度足够高,收敛速度缓慢的缺陷.具体应用表明了该方法是可行的.     

基于粒子群算法的6-DOF并联坐标测量机测量建模

为了求解6-DOF并联坐标测量机的位置正解（测量模型）,克服数值解法求解并联机构位置正解时解的精度易受初值的影响,建立了无约束的优化模型,并使用粒子群算法对此模型进行优化。依据并联机构的位置反解模型,给出求解6-DOF并联坐标测量机位置正解的无约束优化模型,并应用粒子群算法对该优化问题进行求解,由此可将复杂的并联坐标测量机测量建模问题转换为优化问题,从而求得位置正解。仿真结果表明：80个粒子大约经过55次的迭代运算后,收敛精度可达到0.5μm,平均运行时间约为3s。粒子群算法应用于并联坐标测量机测量建模与求解,可获得较高的计算速度和计算精度。     

基于 IWOA-SVM 的风电功率预测

针对支持向量机预测精度低、收敛速度慢等问题,提出一种改进鲸鱼算法优化支持向量机的风电功率预测模型。将 Tent 混沌映射引入鲸鱼算法中,使初始种群的分布更加均匀;由于随机抽取猎物具有盲目性,不能充分结合迭代经验对种群进行更新,采用轮盘赌法寻找目标猎物来加快鲸鱼算法的收敛速度,得到改进鲸鱼算法优化支持向量机的风电功率预测模型。将该模型应用到我国东北某处风电场进行风电功率预测,并与其他常用的功率预测模型进行对比分析,仿真结果表明,该模型具有更高的预测精度。     

基于混合遗传算法的齿轮传动优化设计

以体积最小为目标函数,建立了齿轮传动优化设计数学模型,并用外部惩罚函数法将该问题转化为无约束优化问题。针对遗传算法的局限性,采用整数编码和实数编码结合的混合编码,并调整了适应函数,采用随机多父辈适应函数值加权交叉和自适应变异操作,结合了模拟退火算法,给出了初温的确定方法,从而形成了混合遗传算法。该算法能够有效地减少不可行解的产生,提高收敛速度,避免早熟收敛。算例说明,该优化方法有效、实用。     

Development of integrated evolutionary optimization algorithm and its application to optimum design of ship structures

This paper proposes an integrated evolutionary optimization algorithm (IEOA) which is combined with genetic algorithm (GA), random tabu search method (TS) and response surface methodology (RSM). This algorithm, in order to improve the convergent speed that is thought to be the demerit of GA, uses RSM and the simplex method. Though mutation of GA offers random variety, systematic variety can be secured through the use of tabu-list. Efficiency of this method has been proven by applying traditional test functions and comparing the results to GA. And it is an evidence that the newly suggested algorithm can effectively find the global optimum solution by applying it to minimize the weight of fresh water tank that is placed in the rear of ship designed to avoid resonance. According to the results, GA’s convergent speed in initial phase has been improved by using RSM. An optimized solution was calculated without the evaluation of additional actual objective function. Finally, it can be concluded that IEOA is a very useful global optimization algorithm from the viewpoint of convergent speed and global search ability.     

A new topology optimization scheme for nonlinear structures

A new topology optimization algorithm based on artificial bee colony algorithm (ABCA) was developed and applied to geometrically nonlinear structures. A finite element method and the Newton-Raphson technique were adopted for the nonlinear topology optimization. The distribution of material is expressed by the density of each element and a filter scheme was implemented to prevent a checkerboard pattern in the optimized layouts. In the application of ABCA for long structures or structures with small volume constraints, optimized topologies may be obtained differently for the same problem at each trial. The calculation speed is also very slow since topology optimization based on the roulette-wheel method requires many finite element analyses. To improve the calculation speed and stability of ABCA, a rank-based method was used. By optimizing several examples, it was verified that the developed topology scheme based on ABCA is very effective and applicable in geometrically nonlinear topology optimization problems.     

克里金模型及其在全局优化设计中的应用

介绍了克里金模型的基本理论,并采用以克里金模型为近似模型的贝叶斯分析算法,对函数关系复杂、难以计算情况下的全局优化问题进行求解.该算法使用实验设计的方法选取初始样本点,通过样点填充准则找到新的样本点来更新克里金模型,不断循环,从而找到全局最优点.通过实例计算证明,与传统优化算法相比,此方法计算速度快、精度良好.     

面向现场加工的全液压驱动主轴水下钻孔特性建模与优化方法

针对现场摩擦叠焊修复加工中高速液压驱动主轴头在低速时钻孔效率低的问题,提出了一种全液压驱动主轴水下钻孔特性建模与离线优化方法。 通过多次实验获得钻孔数据,通过BP神经网络对数据进行拟合得到水下钻孔扭矩特性,并通过遗传算法寻优,得到了最优切削参数,该参数作为在线优化的初始输入。结果表明,通过该方法能够得到全液压驱动主轴的水下钻孔特性和最优切削参数,缩短了现场钻孔加工的在线优化时间,提高了钻孔加工效率。     

基于关系图的无人机影像三维重建

针对增量式运动恢复结构算法在无人机影像三维重建中运行效率低的问题,提出了一种基于关系图的无人机影像批处理重建方法。利用无人机低精度的位置姿态测量系统数据概略估算影像间的重叠关系,在关联影像之间进行尺度不变特征变换匹配,使用随机抽取一致性算法和三视图约束进一步剔除弱关联的影像连接关系,再通过深度优先搜索得到最终参加重建的影像集连通分量,构建出强关联的稳健影像关系图。然后,根据影像相对位姿参数,由最小二乘法解算全局一致性旋转参数,利用三视几何约束和线性规划求解全局一致位置参数,最后进行一次光束法平差优化。实验结果表明:与经典的增量式重建Bundler算法相比,该方法运行速度至少提高了2.6倍,且生成的三维点数量增加了76.5%,更真实地恢复出场景的几何形态。该算法在改善重建效果的同时提高了处理效率,能够满足无人机快速响应应用的需求。